JPH0736333B2 - 密閉形アルカリ蓄電池 - Google Patents
密閉形アルカリ蓄電池Info
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- JPH0736333B2 JPH0736333B2 JP62101388A JP10138887A JPH0736333B2 JP H0736333 B2 JPH0736333 B2 JP H0736333B2 JP 62101388 A JP62101388 A JP 62101388A JP 10138887 A JP10138887 A JP 10138887A JP H0736333 B2 JPH0736333 B2 JP H0736333B2
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- alkaline storage
- battery
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
- H01M4/625—Carbon or graphite
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は水素吸蔵電極、カドミウム電極または亜鉛電極
を負極とし、水酸化ニツケルを主成分とする金属酸化物
電極を正極とする密閉形アルカリ蓄電池に係わるもの
で、特に正極の改良に関するものである。
を負極とし、水酸化ニツケルを主成分とする金属酸化物
電極を正極とする密閉形アルカリ蓄電池に係わるもの
で、特に正極の改良に関するものである。
従来の技術 従来、この種の金属酸化物電極を正極とするアルカリ蓄
電池では、活物質である水酸化ニツケル粉末と導電材料
である炭素粉末との混合物を結着剤とともにペースト状
となし、このペーストを直接、パンチングメタルなどの
芯材の両面に塗布し、加圧・乾燥して得られる非焼結式
正極を用いているので、電極自体の抵抗が比較的大き
く、高率放電での電圧特性が低い上に、充・放電サイク
ルの繰り返しによつて正極容量が徐々に減少してくる。
そこで、電極自体の抵抗を小さくするために、電極表面
に導電性物質の蒸着膜を形成させる提案がある（特開昭
61-135054号公報）。これは電極内部まで導電性物質が
介在していないので大きな改善は認められなかつた。つ
いで、電極内部に導電性物質例えば金属ニツケル粉末を
添加する非焼結式電極が提案された（特開昭60-40669号
公報）が、活物質でない金属ニツケル粉末を多量に含有
するので、電極自体の容量が低下し、電池のエネルギー
密度を下げてしまう。これらをさらに改善するために、
金属繊維（フエルト）状導電体又は発泡状金属多孔体内
に活物質を充てんし、電極自体の導電性を向上させるこ
とが提案されている（特開昭61-110966号公報、同56-37
665号公報）。この電極は電極内に金属のネツトワーク
を形成するために導電性は大きく向上し、高率放電特性
は優れる。しかし、この種の芯材は材料および製造コス
トが高いために、電極自体のコストアツプにつながる。
したがつて、安価で、高い導電性を持つ正極が強く要望
されている。
電池では、活物質である水酸化ニツケル粉末と導電材料
である炭素粉末との混合物を結着剤とともにペースト状
となし、このペーストを直接、パンチングメタルなどの
芯材の両面に塗布し、加圧・乾燥して得られる非焼結式
正極を用いているので、電極自体の抵抗が比較的大き
く、高率放電での電圧特性が低い上に、充・放電サイク
ルの繰り返しによつて正極容量が徐々に減少してくる。
そこで、電極自体の抵抗を小さくするために、電極表面
に導電性物質の蒸着膜を形成させる提案がある（特開昭
61-135054号公報）。これは電極内部まで導電性物質が
介在していないので大きな改善は認められなかつた。つ
いで、電極内部に導電性物質例えば金属ニツケル粉末を
添加する非焼結式電極が提案された（特開昭60-40669号
公報）が、活物質でない金属ニツケル粉末を多量に含有
するので、電極自体の容量が低下し、電池のエネルギー
密度を下げてしまう。これらをさらに改善するために、
金属繊維（フエルト）状導電体又は発泡状金属多孔体内
に活物質を充てんし、電極自体の導電性を向上させるこ
とが提案されている（特開昭61-110966号公報、同56-37
665号公報）。この電極は電極内に金属のネツトワーク
を形成するために導電性は大きく向上し、高率放電特性
は優れる。しかし、この種の芯材は材料および製造コス
トが高いために、電極自体のコストアツプにつながる。
したがつて、安価で、高い導電性を持つ正極が強く要望
されている。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、水酸化ニツケル粉末と炭素
粉末の様な導電材とは単に混合しただけであり、互いの
結合力が弱く、充・放電サイクルを繰り返すことによる
電極自体の膨張が電極の内部抵抗の増大をおこし、電池
容量の低下をまねき、充・放電サイクル寿命を短くす
る。一方、ニツケル粉末を含有させたりまたは金属繊
維、発泡状金属多孔体などを活物質保持材に用いるとコ
スト上昇につながるなどの問題があつた。
粉末の様な導電材とは単に混合しただけであり、互いの
結合力が弱く、充・放電サイクルを繰り返すことによる
電極自体の膨張が電極の内部抵抗の増大をおこし、電池
容量の低下をまねき、充・放電サイクル寿命を短くす
る。一方、ニツケル粉末を含有させたりまたは金属繊
維、発泡状金属多孔体などを活物質保持材に用いるとコ
スト上昇につながるなどの問題があつた。
本発明はこのような問題点を解決するもので、正極自体
の導電性を低下させないで、高率放電特性に優れ、機械
的強度の増大による充・放電サイクル寿命の伸長をはか
り、安価な正極を得ることを目的とするものである。
の導電性を低下させないで、高率放電特性に優れ、機械
的強度の増大による充・放電サイクル寿命の伸長をはか
り、安価な正極を得ることを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の密閉形アルカリ蓄
電池は、金属酸化物からなる正極と、負極と、セパレー
タと、アルカリ性電解液とを備え、前記正極を構成する
金属酸化物粒子表面に、炭素粒子を部分的に強固に結合
したものである。
電池は、金属酸化物からなる正極と、負極と、セパレー
タと、アルカリ性電解液とを備え、前記正極を構成する
金属酸化物粒子表面に、炭素粒子を部分的に強固に結合
したものである。
作用 上記の構成においては、炭素粒子が、金属酸化物粒子の
表面に部分的に強固に結合しているため、導電性の低い
金属酸化物粒子同志間の結合部分が少なくなり、ほとん
ど金属酸化物粒子表面を覆つている炭素粒子同志の結合
であり、したがつて金属酸化物粒子同志間の接触抵抗が
小さく高率放電特性に優れ、しかも充・放電サイクルに
おいても金属酸化物粒子と炭素粒子とが容易に離れない
ので、充・放電サイクル寿命も延びる。
表面に部分的に強固に結合しているため、導電性の低い
金属酸化物粒子同志間の結合部分が少なくなり、ほとん
ど金属酸化物粒子表面を覆つている炭素粒子同志の結合
であり、したがつて金属酸化物粒子同志間の接触抵抗が
小さく高率放電特性に優れ、しかも充・放電サイクルに
おいても金属酸化物粒子と炭素粒子とが容易に離れない
ので、充・放電サイクル寿命も延びる。
実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
実施例１ 公知の方法で製造した平均粒子径が10〜40μｍの球状水
酸化ニツケル粒子の表面に平均粒子径が0.1〜２μｍの
炭素の微粒子を強固に結合させて水酸化ニツケルの表面
改質を行なつた。この表面改質型水酸化ニツケル粉末に
約３％濃度のカルボキシメチルセルロース溶液を適量加
え、ペースト状となし、このペーストをパンチングメタ
ルのような芯材両面に塗着し、乾燥後、最適な厚さに加
圧して、ある一定の大きさに裁断した電極基板にリード
板を取付けて正極とした。
酸化ニツケル粒子の表面に平均粒子径が0.1〜２μｍの
炭素の微粒子を強固に結合させて水酸化ニツケルの表面
改質を行なつた。この表面改質型水酸化ニツケル粉末に
約３％濃度のカルボキシメチルセルロース溶液を適量加
え、ペースト状となし、このペーストをパンチングメタ
ルのような芯材両面に塗着し、乾燥後、最適な厚さに加
圧して、ある一定の大きさに裁断した電極基板にリード
板を取付けて正極とした。
本実施例に用いた表面改質法の一例として「化学装置」
1986年９月号記載のハイブリダイゼーシヨンシステムを
採用した。なお、ハイブリダイゼーシヨンシステムとは
粉体の表面改良装置のことであり、粉体／粉体系におけ
る粒子の複合プロセスによつて、粉体表面を改質するこ
とである。すなわち、母粒子の表面に子粒子を一部食い
込ませるように包囲形成させて、特徴ある複合化粉体を
製造することができる。（一例として、高速気流中衝撃
カプセル化法などがある）。また、この表面改質法とし
ては水酸化ニツケル粒子表面に静電気的に炭素粒子を付
着させる方法もあるが、水酸化ニツケル粒子と炭素粒子
との結合力が弱く、脱落しやすいので、さらにこの炭素
粒子で部分的に包囲した水酸化ニツケル粒子を回転ドラ
ムの中で粉末を回転させて、水酸化ニツケル粒子表面に
炭素粒子を打ち込むように衝撃を与え、強固に、一部食
い込んだ形で炭素粒子を被覆した水酸化ニツケル粉末を
製造した。
1986年９月号記載のハイブリダイゼーシヨンシステムを
採用した。なお、ハイブリダイゼーシヨンシステムとは
粉体の表面改良装置のことであり、粉体／粉体系におけ
る粒子の複合プロセスによつて、粉体表面を改質するこ
とである。すなわち、母粒子の表面に子粒子を一部食い
込ませるように包囲形成させて、特徴ある複合化粉体を
製造することができる。（一例として、高速気流中衝撃
カプセル化法などがある）。また、この表面改質法とし
ては水酸化ニツケル粒子表面に静電気的に炭素粒子を付
着させる方法もあるが、水酸化ニツケル粒子と炭素粒子
との結合力が弱く、脱落しやすいので、さらにこの炭素
粒子で部分的に包囲した水酸化ニツケル粒子を回転ドラ
ムの中で粉末を回転させて、水酸化ニツケル粒子表面に
炭素粒子を打ち込むように衝撃を与え、強固に、一部食
い込んだ形で炭素粒子を被覆した水酸化ニツケル粉末を
製造した。
つぎに、市販のMm（ミツシユメタン）,La,Ni,Coから構
成される試料を一定の組成比に秤量、混合し、アーク溶
解法により加熱溶解させ、合金組成としてMm0.5La0.5Ni
3.8Co1.2の水素吸蔵合金を製造した。この水素吸蔵合金
を粉砕機で37μｍ以下まで紛砕し、これに結着剤と水を
加えてペースト状となし、このペーストを芯材であるパ
ンチングメタルの両面に塗着し、その後に加圧、乾燥し
て水素吸蔵電極を製作した。この水素吸蔵電極を負極と
し、先に製作した正極を組み合わせて、公称容量2Ahの
密閉型ニツケル・水素アルカリ蓄電池を製作した。この
密閉形ニツケル・水素アルカリ蓄電池（Ni-H2アルカリ
蓄電池）をＡとする。比較のために表面改質処理のない
水酸化ニツケル粉末に導電材として約５％の炭素粉末
（アセチレンブラツク）を加えた混合粉末を前記と同様
な方法で製作した正極を用いた従来型の密閉形Ni-H2ア
ルカリ蓄電池をＢとする。
成される試料を一定の組成比に秤量、混合し、アーク溶
解法により加熱溶解させ、合金組成としてMm0.5La0.5Ni
3.8Co1.2の水素吸蔵合金を製造した。この水素吸蔵合金
を粉砕機で37μｍ以下まで紛砕し、これに結着剤と水を
加えてペースト状となし、このペーストを芯材であるパ
ンチングメタルの両面に塗着し、その後に加圧、乾燥し
て水素吸蔵電極を製作した。この水素吸蔵電極を負極と
し、先に製作した正極を組み合わせて、公称容量2Ahの
密閉型ニツケル・水素アルカリ蓄電池を製作した。この
密閉形ニツケル・水素アルカリ蓄電池（Ni-H2アルカリ
蓄電池）をＡとする。比較のために表面改質処理のない
水酸化ニツケル粉末に導電材として約５％の炭素粉末
（アセチレンブラツク）を加えた混合粉末を前記と同様
な方法で製作した正極を用いた従来型の密閉形Ni-H2ア
ルカリ蓄電池をＢとする。
実施例２ 実施例１と同じ表面改質型の球状水酸化ニツケル粉末を
正極に用い、公知の製法で製造したカドミウム電極を負
極とした密閉形Ni-Cdアルカリ蓄電池を製作した。この
密閉形Ni-Cdアルカリ蓄電池をＣとする。比較のために
表面改質処理のない水酸化ニツケル粉末と約５％の炭素
粉末との混合物を正極に用いた従来型の密閉形Ni-Cdア
ルカリ蓄電池をＤとする。
正極に用い、公知の製法で製造したカドミウム電極を負
極とした密閉形Ni-Cdアルカリ蓄電池を製作した。この
密閉形Ni-Cdアルカリ蓄電池をＣとする。比較のために
表面改質処理のない水酸化ニツケル粉末と約５％の炭素
粉末との混合物を正極に用いた従来型の密閉形Ni-Cdア
ルカリ蓄電池をＤとする。
実施例３ 実施例１と同じ表面改質型の球状水酸化ニツケル粉末を
正極に用い、公知の製法で製造した亜鉛電極を負極とし
た密閉形Ni-Znアルカリ蓄電池を製作した。この密閉形N
i-Znアルカリ蓄電池をＥとする。比較のために表面改質
処理のない水酸化ニツケル粉末と約５％の炭素粉末との
混合物を正極に用いた従来型の密閉形Ni-Znアルカリ蓄
電池をＦとする。
正極に用い、公知の製法で製造した亜鉛電極を負極とし
た密閉形Ni-Znアルカリ蓄電池を製作した。この密閉形N
i-Znアルカリ蓄電池をＥとする。比較のために表面改質
処理のない水酸化ニツケル粉末と約５％の炭素粉末との
混合物を正極に用いた従来型の密閉形Ni-Znアルカリ蓄
電池をＦとする。
第１図に炭素粒子で表面改質した球状水酸化ニツケル粒
子の構造を示し、第２図に球状水酸化ニツケル粒子と炭
素粒子の結合状態を示す。第３図には本実施例に用いた
密閉形アルカリ蓄電池を示す。
子の構造を示し、第２図に球状水酸化ニツケル粒子と炭
素粒子の結合状態を示す。第３図には本実施例に用いた
密閉形アルカリ蓄電池を示す。
第１図（ａ）は球状水酸化ニツケル粒子（母粒子）１の
表面に炭素粒子（子粒子）２が単に付着したものであ
り、両者間での結合力は比較的弱い。第１図（ｂ）は球
状水酸化ニツケル粒子１の表面から炭素粒子２の一部分
が内部に食い込んでいる状態を示したものであり、炭素
粒子が強固に結合している。第２図（ａ）は球状水酸化
ニツケル粒子１と炭素粒子２が単に混合し合つて結合し
ており、粒子間での密着性はあまり良くない。第２図
（ｂ）は炭素粒子１で表面改質された球状水酸化ニツケ
ル粒子２が各々炭素粒子１を介して強く結合している。
表面に炭素粒子（子粒子）２が単に付着したものであ
り、両者間での結合力は比較的弱い。第１図（ｂ）は球
状水酸化ニツケル粒子１の表面から炭素粒子２の一部分
が内部に食い込んでいる状態を示したものであり、炭素
粒子が強固に結合している。第２図（ａ）は球状水酸化
ニツケル粒子１と炭素粒子２が単に混合し合つて結合し
ており、粒子間での密着性はあまり良くない。第２図
（ｂ）は炭素粒子１で表面改質された球状水酸化ニツケ
ル粒子２が各々炭素粒子１を介して強く結合している。
第３図は密閉形アルカリ蓄電池を示すもので、水素吸蔵
合金、カドミウムまたは亜鉛のいずれかからなる負極３
と、ニツケルからなる正極４は、セパレータ５を介して
渦巻き状に巻回され、負極端子を兼ねるケース６に挿入
される。なお極板群の上、下は絶縁板7,8が当てがわ
れ、安全弁９のある封口板10でケース６の開口部は密閉
されている。11は封口板10を介して正極リード12と接続
されたキヤツプ状の正極端子である。なお、充電時に負
極からの水素発生を抑制するためにまた正極の挙動がわ
かるように正極容量より負極容量を大きくし正極律速と
した。電池の充・放電条件として0.2C（400mA）で15時
間充電（150％充電）し、0.2C（400mA）で放電した、充
・放電サイクル試験の温度はすべて25℃とし、100サイ
クル後の電圧−電流特性を測定し、その一例としてNi-H
2アルカリ蓄電池の電圧−電流特性を第４図に示す。ま
た、充・放電サイクル寿命特性を測定し、その一例とし
てNi-Cdアルカリ蓄電池の充・放電サイクル寿命を第５
図に示す。第４図および第５図には従来型電池と本発明
型電池を比較して示した。第４図からわかるように従来
型電池Ｂは本発明型電池Ａと比較して、高率放電になる
程、端子電圧の低下が大きい。放電電流4A（放電0.5時
間率に相当）では端子電圧に0.075Vの差を生じており、
本発明型電池Ａの方が優れている事がわかる。他の電池
系であるNi-Cdアルカリ蓄電池、Ni-Znアルカリ蓄電池に
おいても同じような現象が見られた。また、図示しない
が本発明型電池Ｃは、従来型電池Ｄより放電電流4A時の
端子電圧差は0.055V高いものであり、同じように本発明
型電池Ｅは従来型電池Ｆより端子電圧差は0.08V高い。
いずれも高率放電において従来型電池は、大きな端子電
圧の低下が見られる。
合金、カドミウムまたは亜鉛のいずれかからなる負極３
と、ニツケルからなる正極４は、セパレータ５を介して
渦巻き状に巻回され、負極端子を兼ねるケース６に挿入
される。なお極板群の上、下は絶縁板7,8が当てがわ
れ、安全弁９のある封口板10でケース６の開口部は密閉
されている。11は封口板10を介して正極リード12と接続
されたキヤツプ状の正極端子である。なお、充電時に負
極からの水素発生を抑制するためにまた正極の挙動がわ
かるように正極容量より負極容量を大きくし正極律速と
した。電池の充・放電条件として0.2C（400mA）で15時
間充電（150％充電）し、0.2C（400mA）で放電した、充
・放電サイクル試験の温度はすべて25℃とし、100サイ
クル後の電圧−電流特性を測定し、その一例としてNi-H
2アルカリ蓄電池の電圧−電流特性を第４図に示す。ま
た、充・放電サイクル寿命特性を測定し、その一例とし
てNi-Cdアルカリ蓄電池の充・放電サイクル寿命を第５
図に示す。第４図および第５図には従来型電池と本発明
型電池を比較して示した。第４図からわかるように従来
型電池Ｂは本発明型電池Ａと比較して、高率放電になる
程、端子電圧の低下が大きい。放電電流4A（放電0.5時
間率に相当）では端子電圧に0.075Vの差を生じており、
本発明型電池Ａの方が優れている事がわかる。他の電池
系であるNi-Cdアルカリ蓄電池、Ni-Znアルカリ蓄電池に
おいても同じような現象が見られた。また、図示しない
が本発明型電池Ｃは、従来型電池Ｄより放電電流4A時の
端子電圧差は0.055V高いものであり、同じように本発明
型電池Ｅは従来型電池Ｆより端子電圧差は0.08V高い。
いずれも高率放電において従来型電池は、大きな端子電
圧の低下が見られる。
一方、第５図からわかる様に従来型電池Ｄは本発明型電
池Ｃと比較して、充・放電サイクル寿命が短い。充・放
電サイクル数が200回で放電容量が50％まで低下してい
るが、本発明型電池Ｃは充・放電サイクル数が300回に
達しても放電容量は、1.75Ah（87.5％）程保持してい
る。金属酸化物正極（活物質は水酸化ニツケル）の容量
低下が少ない事を意味している。他の電池系であるNi-H
2アルカリ蓄電池、Ni-Znアルカリ蓄電池においても同じ
ような現象が見られた。本発明型電池Ａは従来型電池Ｂ
より充・放電サイクル数が長く、放電容量が50％まで低
下する充・放電サイクル数は、本発明型電池Ａで200
回、従来型電池Ｂで100回であり、本発明型電池Ａの方
が２倍程長寿命であつた。同じように本発明型電池Ｅで
150回、従来型電池Ｆで80回であり、本発明型電池Ｅの
方が約２倍程長寿命であつた。アルカリ蓄電池を構成す
る負極の性質によつて、充・放電サイクル寿命が異なつ
ているが、非焼結式正極の改良において、各種電池系に
おいて充・放電サイクル寿命の向上が見られる。ここで
は、Ni-H2,Ni-Cd,Ni-Znアルカリ蓄電池について示した
が、他のアルカリ蓄電池系でも本実施例で用いた非焼結
式正極を用いれば同じような特性が得られる。
池Ｃと比較して、充・放電サイクル寿命が短い。充・放
電サイクル数が200回で放電容量が50％まで低下してい
るが、本発明型電池Ｃは充・放電サイクル数が300回に
達しても放電容量は、1.75Ah（87.5％）程保持してい
る。金属酸化物正極（活物質は水酸化ニツケル）の容量
低下が少ない事を意味している。他の電池系であるNi-H
2アルカリ蓄電池、Ni-Znアルカリ蓄電池においても同じ
ような現象が見られた。本発明型電池Ａは従来型電池Ｂ
より充・放電サイクル数が長く、放電容量が50％まで低
下する充・放電サイクル数は、本発明型電池Ａで200
回、従来型電池Ｂで100回であり、本発明型電池Ａの方
が２倍程長寿命であつた。同じように本発明型電池Ｅで
150回、従来型電池Ｆで80回であり、本発明型電池Ｅの
方が約２倍程長寿命であつた。アルカリ蓄電池を構成す
る負極の性質によつて、充・放電サイクル寿命が異なつ
ているが、非焼結式正極の改良において、各種電池系に
おいて充・放電サイクル寿命の向上が見られる。ここで
は、Ni-H2,Ni-Cd,Ni-Znアルカリ蓄電池について示した
が、他のアルカリ蓄電池系でも本実施例で用いた非焼結
式正極を用いれば同じような特性が得られる。
このように、本発明型電池Ａ・Ｃ・Ｅが従来型電池Ｂ・
Ｄ・Ｆより電圧−電流特性および充・放電サイクル寿命
特性に優れている理由としてつぎのことが考えられる。
Ｄ・Ｆより電圧−電流特性および充・放電サイクル寿命
特性に優れている理由としてつぎのことが考えられる。
まず第１図（ｂ）の模式図に示すように球状水酸化ニツ
ケル粒子（母粒子）の表面に炭素粒子（子粒子）が単に
付着している状態（第１図（ａ）の状態）とは異なり、
母粒子の表面から子粒子の一部が内部に食い込むように
結合しており、母粒子と子粒子間での接触抵抗を小さく
している。一方、第２図（ｂ）の模式図に示すように、
球状水酸化ニツケル粒子（母粒子）と炭素粒子（子粒
子）が単に混合し合つた状態（第２図（ａ）の状態）と
は異なり、母粒子の表面に子粒子が強固に結合し、この
表面改質型の球状水酸化ニツケル粒子が各々炭素粒子を
介して密着しており、球状水酸化ニツケル粒子間の接触
抵抗を小さくしている。このことが正極自体の抵抗を下
げる働きをしているために、抵抗の大きい従来型電池よ
りは本発明型電池の方が高率放電性能が優れている理由
である。また、この球状水酸化ニツケル粒子と炭素粒子
が強固に結合しているために、球状水酸化ニツケル粒子
間結合も破壊することなく持続しており、充・放電サイ
クルを繰り返えしても放電容量の低下が少ない。従来型
電池では充・放電サイクル数を繰り返えすと水酸化ニツ
ケル粒子と炭素粒子間の密着性が徐々に悪くなり、電極
自体の抵抗増加による放電容量の低下が大きくなる。
ケル粒子（母粒子）の表面に炭素粒子（子粒子）が単に
付着している状態（第１図（ａ）の状態）とは異なり、
母粒子の表面から子粒子の一部が内部に食い込むように
結合しており、母粒子と子粒子間での接触抵抗を小さく
している。一方、第２図（ｂ）の模式図に示すように、
球状水酸化ニツケル粒子（母粒子）と炭素粒子（子粒
子）が単に混合し合つた状態（第２図（ａ）の状態）と
は異なり、母粒子の表面に子粒子が強固に結合し、この
表面改質型の球状水酸化ニツケル粒子が各々炭素粒子を
介して密着しており、球状水酸化ニツケル粒子間の接触
抵抗を小さくしている。このことが正極自体の抵抗を下
げる働きをしているために、抵抗の大きい従来型電池よ
りは本発明型電池の方が高率放電性能が優れている理由
である。また、この球状水酸化ニツケル粒子と炭素粒子
が強固に結合しているために、球状水酸化ニツケル粒子
間結合も破壊することなく持続しており、充・放電サイ
クルを繰り返えしても放電容量の低下が少ない。従来型
電池では充・放電サイクル数を繰り返えすと水酸化ニツ
ケル粒子と炭素粒子間の密着性が徐々に悪くなり、電極
自体の抵抗増加による放電容量の低下が大きくなる。
金属酸化物粒子の一例として本実施例では水酸化ニツケ
ルを用いたが、活物質となる他の金属酸化物（または水
酸化物）でもよい。このとき、金属酸化物粒子の表面を
部分的に被覆している炭素粒子の平均粒径が金属酸化物
粒子の平均粒径の1/10〜1/200の範囲が最適である。こ
の範囲外の場合は母粒子の表面に子粒子が均質に付着結
合しない。とくに、子粒子が大きくなると脱落しやすく
なり、表面改質の効果が小さい。また、子粒子が小さく
なり過ぎると、母粒子の表面に食い込む力が弱く、脱落
しやすい上にコストアツプにつながり実用的でない。
ルを用いたが、活物質となる他の金属酸化物（または水
酸化物）でもよい。このとき、金属酸化物粒子の表面を
部分的に被覆している炭素粒子の平均粒径が金属酸化物
粒子の平均粒径の1/10〜1/200の範囲が最適である。こ
の範囲外の場合は母粒子の表面に子粒子が均質に付着結
合しない。とくに、子粒子が大きくなると脱落しやすく
なり、表面改質の効果が小さい。また、子粒子が小さく
なり過ぎると、母粒子の表面に食い込む力が弱く、脱落
しやすい上にコストアツプにつながり実用的でない。
水酸化ニツケル粒子の形状はバイブリダイゼーシヨンが
可能な形であれば、どのような形であつてもよいが、無
定形であるよりは、球状の方が炭素粒子を均質に形成さ
せやすい面があるので、製造工程、特性向上の観点から
も球状の水酸化ニツケル粉末が望ましい。ここでは、安
価な非焼結型の正極を得ることをねらいとしているた
め、芯材としてパツチングメタルを用いたが、エキスパ
ンドメタル，金属ネツトのようなものでもよい。また、
発泡状金属多孔体などにも表面改質型水酸化ニツケル粉
末を用いることも可能であるが、コストアツプとなる。
また、球状もしくは無定形の水酸化ニツケル粒子の全表
面を炭素粒子ですべて被覆してしまうと、活物質である
水酸化ニツケルの電気化学的反応がおこりにくくなり、
水酸化ニツケルの利用率を下げ、放電容量が小さくな
る。したがつて、水酸化ニツケル粒子の表面が炭素粒子
で部分的に被覆され、水酸化ニツケル粒子表面の一部が
露出している状態が望ましい。フィルム状、膜状に包囲
すると電気化学的な反応を抑制するので、電池性能は大
幅に低下する。水酸化ニツケル粒子表面を改質すること
により、従来の高価な発泡状金属多孔体、金属繊維（フ
エルト）などの活物質保持体を用いることなく、安価な
芯材で高性能なアルカリ蓄電池を得ることができる。
可能な形であれば、どのような形であつてもよいが、無
定形であるよりは、球状の方が炭素粒子を均質に形成さ
せやすい面があるので、製造工程、特性向上の観点から
も球状の水酸化ニツケル粉末が望ましい。ここでは、安
価な非焼結型の正極を得ることをねらいとしているた
め、芯材としてパツチングメタルを用いたが、エキスパ
ンドメタル，金属ネツトのようなものでもよい。また、
発泡状金属多孔体などにも表面改質型水酸化ニツケル粉
末を用いることも可能であるが、コストアツプとなる。
また、球状もしくは無定形の水酸化ニツケル粒子の全表
面を炭素粒子ですべて被覆してしまうと、活物質である
水酸化ニツケルの電気化学的反応がおこりにくくなり、
水酸化ニツケルの利用率を下げ、放電容量が小さくな
る。したがつて、水酸化ニツケル粒子の表面が炭素粒子
で部分的に被覆され、水酸化ニツケル粒子表面の一部が
露出している状態が望ましい。フィルム状、膜状に包囲
すると電気化学的な反応を抑制するので、電池性能は大
幅に低下する。水酸化ニツケル粒子表面を改質すること
により、従来の高価な発泡状金属多孔体、金属繊維（フ
エルト）などの活物質保持体を用いることなく、安価な
芯材で高性能なアルカリ蓄電池を得ることができる。
発明の効果 上記本発明の構成によると、炭素粒子が金属酸化物粒子
の表面に部分的に強固に結合しているため、導電性の低
い金属酸化物粒子同志間の結合部分が少なくなり、結合
のほとんどは金属酸化物粒子表面を覆つている炭素粒子
同志の結合であり、したがつて金属酸化物粒子同志間の
接触抵抗が小さく高率放電特性が優れ、しかも充・放電
サイクルにおいても金属酸化物粒子と炭素粒子とが容易
に離れないので、充・放電サイクル寿命を延ばすことが
できる。また、従来のようにニツケル粉末を多量に用い
たり、金属繊維などの活物質保持材を用いたりしないの
で、コストの上昇を抑えることもできる。
の表面に部分的に強固に結合しているため、導電性の低
い金属酸化物粒子同志間の結合部分が少なくなり、結合
のほとんどは金属酸化物粒子表面を覆つている炭素粒子
同志の結合であり、したがつて金属酸化物粒子同志間の
接触抵抗が小さく高率放電特性が優れ、しかも充・放電
サイクルにおいても金属酸化物粒子と炭素粒子とが容易
に離れないので、充・放電サイクル寿命を延ばすことが
できる。また、従来のようにニツケル粉末を多量に用い
たり、金属繊維などの活物質保持材を用いたりしないの
で、コストの上昇を抑えることもできる。
第１図（ａ）（ｂ）は従来および本発明の一実施例にお
ける密閉形アルカリ蓄電池に用いる表面改質した金属酸
化物粒子（球状の水酸化ニツケル粒子）の構造を示した
図、第２図（ａ）（ｂ）は炭素粒子と金属酸化物粒子の
結合状態を示した図、第３図は本発明の一実施例におけ
る密閉形アルカリ蓄電池の構造を示す一部切欠き斜視
図、第４図は電池系の一例としてNi-H2アルカリ蓄電池
における本発明型電池と従来型電池の電圧−電流曲線を
比較した特性図、第５図は電池系の一例としてNi-Cdア
ルカリ蓄電池における本発明型電池と従来型電池の充・
放電サイクル寿命を比較した特性図である。 １……金属酸化物粒子、２……炭素粒子、３……負極
板、４……正極板、５……セパレータ。
ける密閉形アルカリ蓄電池に用いる表面改質した金属酸
化物粒子（球状の水酸化ニツケル粒子）の構造を示した
図、第２図（ａ）（ｂ）は炭素粒子と金属酸化物粒子の
結合状態を示した図、第３図は本発明の一実施例におけ
る密閉形アルカリ蓄電池の構造を示す一部切欠き斜視
図、第４図は電池系の一例としてNi-H2アルカリ蓄電池
における本発明型電池と従来型電池の電圧−電流曲線を
比較した特性図、第５図は電池系の一例としてNi-Cdア
ルカリ蓄電池における本発明型電池と従来型電池の充・
放電サイクル寿命を比較した特性図である。 １……金属酸化物粒子、２……炭素粒子、３……負極
板、４……正極板、５……セパレータ。
Claims (3)
- 【請求項１】金属酸化物からなる正極と、負極と、セパ
レータと、アルカリ性電解液とを備え、前記正極を構成
する金属酸化物粒子表面に、炭素粒子を部分的に強固に
結合した密閉形アルカリ蓄電池。 - 【請求項２】金属酸化物粒子表面に結合される炭素粒子
の平均粒径を金属酸化物粒子の平均粒径の1/10〜1/200
とした特許請求の範囲第１項記載の密閉形アルカリ蓄電
池。 - 【請求項３】正極を構成する金属酸化物が平均粒子径10
〜40μｍの球状水酸化ニツケルからなり、負極を構成す
る金属が水素吸蔵合金、水素化物、カドミウムまたは亜
鉛のうちいずれか一つからなる特許請求の範囲第１項記
載の密閉形アルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62101388A JPH0736333B2 (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62101388A JPH0736333B2 (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63266770A JPS63266770A (ja) | 1988-11-02 |
| JPH0736333B2 true JPH0736333B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=14299373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62101388A Expired - Lifetime JPH0736333B2 (ja) | 1987-04-23 | 1987-04-23 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0736333B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6459767A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-07 | Hitachi Chemical Co Ltd | Secondary battery |
| JP2001266886A (ja) | 2000-03-21 | 2001-09-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ蓄電池用非焼結式正極およびアルカリ蓄電池 |
| DE102009023126A1 (de) * | 2009-05-20 | 2010-11-25 | Varta Microbattery Gmbh | Galvanisches Element mit quecksilberfreier negativer Elektrode |
| JP2012099275A (ja) * | 2010-10-29 | 2012-05-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | アルカリ蓄電池正極用粉末およびその製造方法 |
-
1987
- 1987-04-23 JP JP62101388A patent/JPH0736333B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63266770A (ja) | 1988-11-02 |
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